Comparison of Sample Preparation Methods for Pesticide Analysis in Botanical Dietary Supplement Materials

Význam tématu

Vývoj spolehlivé a efektivní přípravy vzorků pro stanovení pesticidů v botanických doplňcích stravy (BDS) je klíčový pro zajištění jejich bezpečnosti, kvality a souladu s regulačními požadavky. Komplexní a vysušené složení BDS a široké spektrum cílových pesticidů ztěžuje tradiční vícenásobné postupy, což vede ke zvýšené spotřebě laboratorních zdrojů, delší době analýzy a riziku nesrovnalostí v datech.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo porovnat tradiční oddělené postupy vzorkové přípravy pro LC/MS/MS a GC/MS/MS s inovativním unifikovaným protokolem využívajícím extrakci QuEChERS a passtrough čištění pomocí Agilent Captiva EMR s uhlíkovými sorbenty. Hodnocení proběhlo na více než 440 pesticidech v různých BDS matricích (černý a zelený čaj, kurkumin, barberry root, máta peprná). Studie sledovala výkonnost metod z hlediska výtěžnosti pesticidů, reproducibility, eliminačních schopností maticových interferencí, spotřeby materiálů, organických rozpouštědel a laboratorního času.

Použitá metodika a instrumentace

Nejnovější metoda sdružuje:

• Extrahci QuEChERS (AOAC buffered salts) z 0,5 g homogenizovaného vzorku.
• Přidání kyselého roztoku (10 % H₂O s 1 % kys. mravenčí) k extraktu.
• Passthrough čištění na kartáčcích Captiva EMR–GPD, EMR–LPD nebo sekvenční kartáčky EMR–GPD + EMR–GPF podle intenzity pigmentace matrice.
• Rozdělení výluhu pro post-treatment: 0,5 mL pro LC/MS/MS (koncentrace, smáření) a 1 mL pro GC/MS/MS (přenos do toluenu, sušení).

Použitá instrumentace

• Kapalinová chromatografie s triple kvadrupólovým hmotnostním spektrometrem (LC/MS/MS).
• Plynová chromatografie s triple kvadrupólovým hmotnostním spektrometrem (GC/MS/MS).

Hlavní výsledky a diskuse

• Metoda EMR passtrough šetří laboratorní čas (4–5 hodin na vzorek vs. 7–12 hodin) a snižuje spotřebu organických rozpouštědel (70 mL vs. 85 mL).
• Výtěžnost pesticidů ve 4 zkušebních BDS matricích dosahovala 70–120 % pro většinu cílových látek (LC: > 82 %, GC: > 80 %) s RSD < 20 %.
• Čištění EMR kartáčky výrazně redukuje maticové interferenční špičky (např. azinphos-ethyl v šafránu) a minimalizuje falešné pozitivní signály.
• Profesionální test (LGC Axio) potvrdil srovnatelné výsledky mezi tradičními postupy a novou metodou s rozdíly < 15 % pro většinu analyzovaných pesticidů.

Přínosy a praktické využití metody

• Unifikovaný workflow pro LC/MS/MS a GC/MS/MS snižuje počet příprav vzorků a eliminuje nesoulad dat.
• Zjednodušení dokumentace a statistiky kvality díky jediné metodě.
• Rychlejší návrat vzorků a vyšší průchodnost laboratoře (nárůst produktivity o 50 %).
• Nižší pracovní zátěž a menší environmentální dopad díky snížení používání toxických rozpouštědel.

Budoucí trendy a možnosti využití

Implementace EMR čištění otevře cestu k analýze dalších obtížných matic s vysokým obsahem pigmentů a tuků. Další rozvoj může zahrnovat automatizaci přípravy vzorků na robotických stanicích, rozšíření panelu cílových látek (mykotoxiny, léková rezidua) a integraci datové analýzy pomocí strojového učení pro predikci maticových interferencí.

Závěr

Vyvinutá metoda založená na kombinaci extrakce QuEChERS a passtrough čištění kartáčky Captiva EMR nabízí významné zrychlení, zjednodušení a zkvalitnění přípravy vzorků BDS pro multireziduální stanovení pesticidů metodami LC/MS/MS a GC/MS/MS. Jednotný postup snižuje spotřebu zdrojů, minimalizuje maticové vlivy a poskytuje robustní a reprodukovatelné výsledky pro rozsáhlé pesticidní analýzy.

Reference

• 1. Ebeler et al., Progress in Authentication of Food and Wine, ACS Symposium Series, 2011.
• 2. Ling a Cartwright, Supercritical Fluid Extraction of Organochlorine Pesticides, J. Chromatogr. A, 1999.
• 3. Koshy et al., Multiresidue Method for Pesticide Screening in Herbal Extracts, J. AOAC Int., 2022.
• 4. Yang et al., Accelerated Solvent Extraction and dSPE for Carbamate Pesticides, J. Chromatogr. Sci., 2011.
• 5. Hayward et al., QuEChERS Extraction and GC-MS/MS for Botanical Supplements, Anal. Chem., 2013.
• 6. Wang et al., Pesticide Residues in Chinese Herbal Medicines, Front. Pharmacol., 2022.
• 7. Ji et al., Simultaneous Determination of 147 Pesticides, ACS Omega, 2023.
• 8. Zou et al., 510 Pesticide Analysis in Black Pepper, Agilent 5994-4768EN, 2022.
• 9. Zhao a Andrianova, 300+ Pesticides in Cayenne Pepper, Agilent 5994-5630EN, 2023.
• 10. Zhao, 300+ Pesticides in Tobacco, Agilent 5994-5777EN, 2023.
• 11. SANTE/11312/2021: Quality Control and Method Validation for Pesticide Analysis.